JPH0474098A - 電気音響変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、１次音波の非線形パラメトリック作用により
可聴音である２次音波を発生させる電気音響変換装置に
関するものである。

【従来の技術】

従来より、電気音響変換装置としては、動電形のスピー
カが多く採用されている。ところで、動電形のスピーカ
は指向性が比較的弱いものであるから、音場を限定する
必要がある場合には指向性を強める必要がある。たとえ
ば、目覚まし時計において、アラーム音や音声等の報知
音をスピーカから送出することによって時刻を報知する
場合に、従来のスピーカでは時刻の報知を希望している
人以外にも報知音が聞こえるから、起床のために時刻報
知をすると他人の睡眠を妨害するという問題が生じる。 このような問題を解決するには、スピーカの指向性を強
めて希望者にのみ報知音が聞こえるようにする必要があ
る。動電形のスピーカの指向性を強める手段としては、
口径を大きくしたり、ホーンを装着することが知られて
いる。 しかしながら、いずれの手段によっても大形化するわり
には指向性の改善効果が少ないという問題がある。 一方、指向性のよい電気音響変換装置としては、１次音
波の非線形パラメトリック作用により可聴音である２次
音波を生成する、いわゆるパラメトリックスピーカが知
られている。 パラメトリックスピーカは、以下のような原理によって
１次音波より可聴音である２次音波を生成する。すなわ
ち、第３図のように、互いに異なる２つの周波数（Ｆ　
１　、Ｆ　２）でスピーカや超音波振動子のような音源
１を駆動すると、音源１より出力された１次音波（実線
で示す）が空気により干渉し、１次音波の周波数の差成
分（Ｆ２−Ｆｌ）と和成分（Ｆ２＋Ｆ１）とが２次音波
（破線で示す）として生成される。このような現象によ
って生成される２次音波の音圧は、１次音波として指向
性の強い超音波を用いて非常に強い音場を形成すれば、
実用に耐えるレベルになる。また、第４図に示すように
、１次音波（Ｆｌ、Ｆ２）の周波数差が可聴周波数（Ａ
Ｆ）になるようにすれば、差成分として可聴周波数の２
次音波（Ｆ２−Ｆｌ）が生じることになる。このような
現象を非線形パラメトリック作用と称しており、生成さ
れた２次音波の指向性は、１次音波の指向性よりは弱く
なるが２次音波に比較的近いパターンを示す（第３図中
の楕円パターン）、シたがって、１次音波として指向性
の強い超音波を用いれば、２次音波として生成される可
聴周波数においても指向性を強くすることができるので
ある。 音源１の駆動方式としては、上述した原理ように２周波
数で駆動する２周波駆動方式と、第５図および第６図に
示すように、振幅変調した信号により駆動する振幅変調
波駆動方式とが知られている。振幅変調波駆動方式では
、マイク等の可聴信号発生部１１の出力を増幅回路など
を含む音声周波数回路１２を通して変調回路１４に入力
し、搬送波発振回路１３から出力される基本周波数Ｆ。 の搬送波信号を振幅変調した信号を増幅回路１５を通し
て音源１に入力する。このように振幅変調された信号に
より音源１を駆動すれば、第６図に示すように、搬送波
信号の基本周波数Ｆ。を中心として両側波成分を含んだ
１次音波が出力され、１次音波の干渉によって両側波成
分の周波数差に相当するビート成分として可聴周波数（
ＡＦ）の２次音波が発生するのである。 上述した原理で動作するパラメトリックスピーカは、可
聴周波数の低域まで強い指向性が得られるという利点が
あるものの、１次音波から２次音波への変換効率が低い
という問題があり、実用に耐える音圧レベルを得るには
、１次音波のエネルギーを大きくすることが必要である
。しかしながら、１次音波のエネルギーを大きくすると
、１次音波である超音波が人体に悪影響を与えるから、
１次音波を抑圧して２次音波のみを有効に取り出す構成
が必要になる。 一方、２次音波が生成される空間をパラメトリック・ア
コスティック・アレイと称し、パラメトリック・アコス
ティック・アレイの音源からの長さを実効アレイ長と称
している。１次音波から２次音波が有効に生成されるに
は、実効アレイ長の範囲内では１次音波が減衰しないよ
うにするのが望ましい、そこで、第７図に示すように、
パラメトリーｌり・アコスティック・アレイを囲む周壁
を有した筒体２を設け、筒体２の一端部に２次音波を送
出する開口部３を形成するとともに、開口部３に音響フ
ィルタ４を配設した構成が考えられている。音響フィル
タ４は、合成樹脂発泡体等を用いて、１次音波を抑圧し
２次音波を透過させるように形成されている。このよう
に、パラメトリック・アコスティック・アレイを筒体２
の周壁で囲むことにより、１次音波の伝達される空間を
限定し、かつ、音響フィルタ４によって２次音波のみを
筒体２の外部に取り出せるようにすることで１次音波の
人体への影響を抑制するのである。

【発明が解決しようとする課超】

上述したように、効率よく２次音波を生成するには音源
１から音響フィルタ４までの距離が実効アレイ長より長
いほうがよいのであるが、実効アレイ長を確保しようと
すると、筒体２が長くなり大形化するという問題が生じ
る。逆に、目覚まし時計などに組み込むために小形化し
ようとすれば、筒体２の中の空間では実効アレイ長が確
保てきなくなり、サイドローブが発生して指向性が弱く
なるという問題が生じる。 本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、小
形化しながらも強い指向性が得られるようにした電気音
響変換装置を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

本発明では、上記目的を達成するために、音源より出力
された１次音波の非線形パラメトリック作用により可聴
音である２次音波を発生させる電気音響変換装置におい
て、２次音波が生成される空間を囲む周壁を有した複数
の筒体を設け、各筒体の内部空間を屈曲させて屈曲部位
に音波の進行方向を変化させる反射面を形成し、各筒体
の一端部にそれぞれ２次音波を外部に送出する開口部を
形成し、各開口部を互いに離間させるとともに２次音波
をほぼ同じ向きに送出するように各筒体を配置している
のである。

【作用】

上記構成によれば、音源から開口部に至る筒体の内部空
間を屈曲させるとともに屈曲部に反射面を形成している
ので、狭いスペースであっても音源から開口部までの距
離を比較的大きく取ることができ、実効アレイ長を確保
することができるのであって、比較的小形としながらも
１次音波から２次音波への高い変換効率を確保すること
ができるのである。また、複数の一体を設け、各筒体の
開口部を互いに離間させるとともに２次音波がほぼ同じ
向きに送出されるように各筒体を配置しているので、筒
体が１つである場合に比較して２次音波のエネルギーを
一方向に集中させて指向性を強めることができ、比較的
小形でありながらも強い指向性が得られるのである。

【実施例１】 本実施例では、パラメトリックスピーカを目覚まし時計
に用いた例を示すが、これに限定されるものではなく、
指向性が強く小形である電気音響変換装置が要求される
装置であれば、本発明を適用できることはいうまでもな
い。 第１図に示すように、本実施例では、音源１としての超
音波振動子が２個設けられ、音波の出射面が互いに反対
向きになるように配置されている。 各音源１にそれぞれ対応して略し形に屈曲した一対の筒
体２が設けられ、各筒体２の屈曲部位には反射面５が形
成されていて音源１からの音波の進行方向を変えるよう
にしである。したがって、１次音波が反射面５で反射さ
れることによって、実効アレイ長を確保しながら釦音源
１の出射面に直交する方向における筒体２の長さを短縮
することができるのである。ここに、本実施例では、両
筒体２を一体に形成しているが、別体としてもよいのは
もちろんのことである。筒体２において音源１とは反対
側の一端部には開口部３が形成され、筒体２の中で超音
波である１次音波より生成された２次音波が開口部３か
ら送出されるようになっている。開口部３には１次音波
を抑圧し２次音波を透過させる音響フィルタ４が装着さ
れ、また、屈曲部位から開口部３に至る部分で筒体２の
内周面には１次音波および２次音波を吸収する吸音材６
が装着されている。各筒体２の開口部３は、はぼ同一平
面上で互いに離間して位置している。したがって、各筒
体２の中で生成された２次音波は、はぼ同じ向きに送出
されることになる。 音ｓｌの駆動方式は、第５図および第６図に示した振幅
変調波駆動方式としてあり、変調出力部１７では、時計
部１６からの時報出力を受けてアラーム音を振幅変調し
た信号を音源１に出力するようになっている。また、音
源１、音響フィルタ４、吸音材６を備えた一対の筒体２
は、時計部１６、変調出力部１７とともに、時計筐体７
に納装される。ここに、各筒体２は略し形であるから、
筒体２の外周面と時計筐体７の内周面との間にデッドス
ペースが形成されるのであり、このデッドスペースを時
計部１６や変調出力部１７の収納スペースとして利用す
ることができるのである。 以上の構成を有していることにより、各音源１から送出
された１次音波は、各筒体２の中で２次音波を生成し、
音響フィルタ４によって１次音波が除去されて２次音波
のみが送出されることになる。また、筒体２内に反射面
５が形成されていることによって、反射面５の端部付近
での反射波によるサイドローブが発生しやすくなるが、
反射面５から開口部３までの間には筒体２の内周面に吸
音材６が配設されているから、サイドローブが除去され
て２次音波の指向性が強くなるのである。 さらに、開口部３が２個並んで設けられていることによ
って所望の指向性を得ることができるのである。本実施
例では、筒体２を２個設けているが、必要に応じて３（
１１以上設けてもよい。

【実施例２］ 本実施例では、第２図に示すように、一対の筒体２の内
部空間をそれぞれ略Ｊ形に形成して、各筒体２の短脚同
士を連通させた部位に１個の音源１を配置した構成とし
ている。すなわち、各筒体２の内部空間には２カ所の屈
曲部位が形成され、各屈曲部位にそれぞれ反射面５が形
成された形状となっている。 この構成によれば、１つの音源ｌから送出された１次音
波は２つの筒体２にそれぞれ導入され、各筒体２の中で
２回ずつ反射されて各筒体２の開口部３に向かうのであ
り、その間に非線形パラメトリック作用によって２次音
波が生成されるのである。実施例１と同様に、開口部３
には１次音波を遮断する音響フィルタ４が配設され、開
口部３と反射面５との間の部位では筒体２の内周面に１
次音波および２次音波を吸収する吸音材６が配設される
。時計部１６および変調出力部１７は、筒体２の外周面
と時計筐体７の内周面との間に形成されたデッドスペー
スに配設される。 他の構成および効果は実施例１と同様であるから説明を
省略する。 なお、上記各実施例における時計筐体７には、ベツドの
へラドボードなどを転用してもよい。 【発明の効果】 本発明は上述のように、音源から開口部に至る筒体の内
部空間を屈曲させるとともに屈曲部に反射面を形成して
いるので、狭いスペースであっても音源から開口部まで
の距離を比較的大きく取ることができ、実効アレイ長を
確保することができるのであって、比較的小形としなが
らも１次音波から２次音波への高い変換効率を確保する
ことができるという利点を有する。ｔた、複数の筒体を
設け、各筒体の開口部を互いに離間させるとともに２次
音波がほぼ同じ向きに送出されるように各筒体を配置し
ているので、筒体が１つである場合に比較して２次音波
のエネルギーを一方向に集中させて指向性を強めること
ができ、比較的小形でありながらも強い指向性が得られ
るという効果を奏するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１の概略構成図、第２図は本発
明の実施例２の概略構成図、第３図は本発明に係る電気
音響変換装置の原理説明図、第４図は同上の動作説明図
、第５図は同上の駆動回路を示すブロック図、第６図は
同上の動作説明図、第７図は従来例を示す概略構成図で
ある。 １・・・音源、２・・・筒体、３・・・開口部、４・・
・音響フィルタ、５・・・反射面。 代理人　弁理士　石　１）長　七

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）音源より出力された１次音波の非線形パラメトリ
   ック作用により可聴音である２次音波を発生させる電気
   音響変換装置において、２次音波が生成される空間を囲
   む周壁を有した複数の筒体を設け、各筒体の内部空間を
   屈曲させて屈曲部位に音波の進行方向を変化させる反射
   面を形成し、各筒体の一端部にそれぞれ２次音波を外部
   に送出する開口部を形成し、各開口部を互いに離間させ
   るとともに２次音波をほぼ同じ向きに送出するように各
   筒体を配置したことを特徴とする電気音響変換装置。